蜂窝夹层结构件由于质量轻、比强度和比刚度高等显著优点，已在航空航天领域得到广泛应用。近年来，随着深空探测、通信、导航等领域的快速发展，航天器结构的减重和热稳定性等需求更为迫切。高模量碳纤维增强树脂基复合材料由于具有比强度和比模量高、热膨胀系数低、结构尺寸稳定、抗疲劳和振动阻尼性能良好等突出优点，成为航天领域不可替代的战略材料，已大量应用于航天器蜂窝夹层结构蒙皮的制造。针对进口碳纤维供应紧张，严重制约国内航空航天等特殊领域的发展，国内已自主研制成功国产M40高模量碳纤维，其力学性能和工艺性能已基本稳定。本文测试了国产M40碳纤维制备蜂窝夹层结构件的相关性能，可作为结构设计的基础依据。

　　试验件是板面M5金属接头承载结构，是在平面尺寸为150mm×150mm的蜂窝夹层结构内，居中胶结一件M5金属接头，通过螺孔对试样施加拉伸载荷。侧向M5金属接头承载试样是在平面尺寸为100mm×100mm的蜂窝夹层结构内，对称胶接两件M5侧向金属接头，通过螺孔对试样施加拉伸载荷。

　　将国产M40高模量碳纤维预浸料按预定尺寸裁剪，按纤维取向[0/+45/-45/90]次序叠合，经真空袋热压罐法固化成形。夹层结构胶接工艺；按（80±20）g/m2用量，在蒙皮和接头的胶接面均匀涂底胶，然后铺放胶膜，并通过发泡胶将埋件与周围蜂窝芯进行胶接。

　　通过测试表明，对于同种树脂基体，国产M40碳纤维制备蜂窝夹层结构件的平面拉伸强度为2.43MPa，已显著接近进口M40碳纤维蜂窝夹层结构的2.49MPa，部分性能如蜂窝夹层结构弯曲刚度、剪切刚度和侧向M5金属接头承载能力已接近或优于进口M40J碳纤维。

　　采用扫描电子显微镜（SEM）对M40、M40J和国产M40碳纤维的表面进行微观观察，可以看出进口碳纤维M40J的纤维取向更规整，其表面沟槽深度和密度更大，国产M40略优于进口M40。因此，三种碳纤维树脂基复合材料的力学性能表现为M40J最优，国产M40略优于进口M40，与其制备蜂窝夹层结构件的力学性能测试结果吻合。

　　碳纤维增强树脂基复合材料的性能不仅取决于增强体和基体的自身性能，而且增强体和基体的界面粘接性能对其也有显著影响。良好的界面结合有利于载荷的有效传递，可提高复合材料的力学性能。为了解国产M40、进口M40碳纤维与树脂基体的界面结合情况，对其界面性能（微脱粘）进行测试，通过SEM观察可知，国产M40和进口M40对树脂都存在不同程度的拔出现象，局部纤维与树脂的界面结合不理想。这说明碳纤维表面与树脂基体间存在不匹配现象，可能是缺少具有相容性的分子和官能团，也可能是碳纤维表面的沟槽形貌不理想，没有实现“锚固”效应。进口M40碳纤维与树脂的脱离现象更加严重，而国产M40碳纤维情况相对较好，脱离现象较少，因此国产M40碳纤维复合材料结构件的力学性能优于进口M40碳纤维复合材料。

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